山梨为何正成为日本的氢能实验室
在富士山脚下，山梨县已成为绿色氢能的实地试验场。在日本各地，氢能作为化石燃料替代品正日益受到关注，这一趋势在山梨尤为明显。从汽车和发动机制造商，到饮料、轮胎和机床企业，各类公司都开始将氢气纳入能源结构。山梨县拥有丰富的可再生能源、科研基础设施，以及积极的公私合作，这种条件组合十分难得。
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山梨县的突出优势包括日照充足、能源研究资源集中，以及支持项目从实验室走向工厂车间的政策。甲府市米仓山地区拥有日本发展较成熟的太阳能发电集群之一，以及一个新一代能源系统研究村。县政府领导层支持氢能试点项目，将日间太阳能与长时储能和工业供热连接起来，使当地能够在真实运行条件下验证技术，再进一步扩大规模。山梨氢能协会（H2-YES）是一家由县政府与企业共同组建的合资机构，负责协调示范项目并落实锚定客户。
山梨的电转气系统究竟如何运作
电转气（Power to Gas，简称P2G）通过电解水，将可再生能源产生的电力转化为氢气和氧气。山梨采用固体聚合物水电解技术。太阳能发电量充足时，富余电力会输送给电解槽。随后，氢气可以压缩或液化，并储存在储罐中。与电网中的电子不同，储存的氢气可以用卡车运输、通过短距离管道输送，也可以在需要时重新转化为电力和热能。这样一来，间歇性的太阳能就能成为工厂、仓库和当地社区可灵活利用的能源。
在日本政府绿色创新基金的支持下，并依托受国家研发机构NEDO委托开展的工作，山梨县与东丽株式会社、东京电力控股株式会社和高岳制作所共同研发了山梨模式P2G技术。基于该系统的一座16兆瓦设施正在山梨县内的三得利白州厂区建设，计划使用可再生电力和当地水源，因此产出的氢气在使用时不会排放温室气体。项目详情可通过三得利及县政府合作方发布的官方介绍了解。
三得利的16兆瓦绿色氢能计划
2022年9月，三得利控股与山梨县签署基本协议，计划推动白州蒸馏所和南阿尔卑斯白州水厂脱碳。计划的核心是一座16兆瓦P2G设施，将利用可再生电力电解水，在厂区内生产绿色氢气。公司将把氢气作为清洁热源用于工厂运营，并计划与周边社区共享供应。
该设施计划于2025年投运。第一阶段，氢气将用于白州蒸馏所的锅炉热力灭菌，并支持蒸馏试验。从2027年起，三得利计划在日本运营完整的绿色氢能价值链，不仅生产氢气，还将负责配送和销售。与巴茂商会的物流合作有望支持在山梨县内及运往东京的配送。公司正在研究氢气在其他设施的更多用途，例如爱知县的知多蒸馏所和兵库县的高砂工厂。
此前，三得利计划在英国一家蒸馏所推进的氢能项目未能取得进展，因此公司将资源转向日本国内部署。在日本，山梨的政策环境和地方合作伙伴关系为建设、运营并验证从可再生电力到氢能供热和发电的完整价值链提供了清晰路径。
JERA合作与全天候无碳电力测试
2023年11月22日，山梨县与日本发电量占比最大的发电企业JERA签署基本协议，合作构建区域氢能价值链。JERA旨在将可再生能源与使用氢和氨的零排放火力发电相结合，发电量约占日本全国的30%。此次合作寻求将县内P2G系统与JERA的燃料价值链及发电资产整合起来，确保无碳电力和氢基燃料的稳定生产与供应。合作的公开介绍可见：JERA合作项目概览。
米仓山计划新建氢能发电设施，通过示范测试向当地企业供电。项目目标是验证持续供应无碳电力的可行性：在日照不足或云层经过时，将太阳能发电与氢燃料涡轮机或燃料电池发电相结合。如果这一方案能在县级范围内奏效，就有望为需要全天稳定供电的工厂提供借鉴。
从太阳能到储能：米仓山枢纽的演进
县政府在米仓山建设太阳能设施的计划可追溯到20世纪90年代初，当时该地原本计划用于吸引企业入驻。泡沫经济破裂后，这片土地成为与东京电力合作建设大型太阳能阵列的平台，也由此开启了下一阶段的发展。到2021年，县政府启动P2G计划，采用固体聚合物水电解技术将太阳能盈余转化为氢气。早期系统会将氢气液化，储存在现场的专用储罐中，再用拖车运往需要使用的地点，例如使用燃料电池作为备用电源和削峰电源的商铺。
下一步是摆脱对单一太阳能电源的依赖，利用标准电网电力结构中的认证可再生能源，包括水能、风能和地热能。在使用地点按需制氢，可以减少储存需求、降低运输成本，并改善绿色氢气的成本。山梨的工程师还在研究供热和发电以外的工业用途，例如以绿色氢气替代氦气，用于半导体工艺清洗。
目前有哪些用户在使用氢气
三得利白州厂区是县内的锚定客户，计划使用氢气进行热力灭菌，并试点直接火力威士忌蒸馏。饮料行业之外，轮胎行业也开始试验现场制氢，用于工艺供热和热电联供，显示氢气拥有更广阔的工业市场。
交通运输也是发展势头强劲的领域。日本政府支持在重型车辆上使用燃料电池，并向汽车制造商提供资金，以扩大燃料电池产能。多项计划致力于开发氢燃料卡车，使其能够在非高峰时段于车队基地加氢，使用可再生电力充足时生产的绿色氢气。这些努力与日本到2050年实现碳中和的承诺，以及减少对进口化石燃料依赖的需求相契合。
成本、效益与制约因素
电解过程能耗很高。生产1千克氢气通常需要约50至55千瓦时电力，压缩或液化还需要额外能量。一台16兆瓦电解槽若全天满负荷运行，可生产约7至8公吨氢气。实际产量取决于运行周期、维护时段以及可获得的可再生电力。山梨的策略是结合现场太阳能、电网可再生能源和储能，使工厂能够在电力清洁且价格低廉时运行。
成本仍是核心挑战。在日本，批发电价和电网费用可能较高，这限制了以往的氢能试点项目。利用原本可能被弃用的太阳能，或将运行时段调整到需求较低的时候，都有助于降低每千克氢气的成本。提高电解槽效率并扩大产量，也有助于逐步压低价格。
供水和安全是两个实际问题。每生产1千克氢气，电解过程几乎要消耗9升水，净化还需要额外用水。白州地区以高品质地下水闻名，这些水用于饮料生产，因此更需要谨慎管理和回收利用资源。氢气处理必须严格遵守通风、泄漏检测和培训规范。正如海外拟议项目引发的公共讨论所显示的那样，易燃性可能引发社区担忧，因此必须开展公众沟通并遵循严格的设计标准。
山梨模式能否推广到县外
山梨正在验证的框架从设计之初就着眼于区域应用。它通过一条短供应链，将当地可再生能源、电解、储能和终端用户连接起来。下一阶段包括向东京配送，这将把一个主要需求中心与首都以西山区生产的绿色氢气连接起来。JERA示范项目若能成功实现全天候无碳供电，也将为工业企业提供一套无需化石燃料即可获得可靠电力的范本。合作详情可见JERA的项目概览。
这项工作已经引起国际关注。海外代表团参观了山梨的研究枢纽和工业试点项目，一些地区也正计划借鉴日本的经验，建立绿色氢能卓越中心。参访内容包括县内从燃料电池汽车到研究实验室和生产工厂的各类技术。这种经验交流，加上国家政策支持，展现了一个地方试验场如何影响远超其边界的项目。
要点
- 山梨县正成为日本绿色氢能的试验基地，将丰富的太阳能与氢气生产、储存和工业应用连接起来。
- 山梨模式电转气系统采用固体聚合物水电解技术，将可再生电力转化为氢气，使间歇性太阳能成为灵活的能源资源。
- 三得利与山梨县正在白州蒸馏所和南阿尔卑斯白州水厂建设一座16兆瓦电解槽，计划于2025年投运。
- 从2027年起，三得利计划运营完整的氢能价值链，包括通过与巴茂商会的物流合作，在山梨县和东京开展本地配送与销售。
- JERA与山梨县于2023年签署合作协议，计划构建区域氢能价值链，并示范结合太阳能与氢燃料发电的全天候无碳电力。
- 米仓山是县内的研究与部署枢纽，从大型太阳能阵列逐步发展到能够生产、储存和运输氢气的P2G系统。
- 饮料行业以外的工业用户，包括轮胎制造企业，也在试点现场生产绿色氢气，以减少工艺供热排放。
- 日本国家项目支持在重型车辆上使用氢能，并提供资金扩大燃料电池产能，同时推动氢燃料卡车发展。
- 一台16兆瓦电解槽在满负荷运行时每天可生产约7至8吨氢气，但实际产量取决于运行方式。
- 主要挑战包括电力和电网成本、用水量、储存与物流，以及严格的氢气处理安全规范。
- 山梨模式旨在实现区域化并具备推广性，计划向东京供氢，同时受到越来越多研究这一模式的国际代表团关注。
